本文關(guān)鍵詞：基于MEMS掃描激光器的光纖光柵解調(diào)儀軟件設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光纖光柵傳感器可以測(cè)量應(yīng)變、溫度和加速度等多種物理量。與傳統(tǒng)傳感器相比,光纖光柵傳感器具有高靈敏度、體積小、質(zhì)量輕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的關(guān)注。光纖光柵的波長(zhǎng)解調(diào)是實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感的關(guān)鍵,波長(zhǎng)解調(diào)的精度直接影響整個(gè)傳感系統(tǒng)的檢測(cè)精度。目前市場(chǎng)上已有一些基于不同解調(diào)技術(shù)的解調(diào)系統(tǒng),但是這些產(chǎn)品要么價(jià)格昂貴,要么功能單一、精度低,高分辨率,低成本、高穩(wěn)定性的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)詳細(xì)介紹了目前常用的幾種光纖光柵解調(diào)技術(shù)及其工作原理,并對(duì)這幾種解調(diào)方法進(jìn)行分析比較,對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)提出了基于掃描激光器的解調(diào)方法。(2)設(shè)計(jì)并編寫(xiě)了基于MEMS掃描激光器的光纖光柵解調(diào)儀軟件。首先簡(jiǎn)介了采用的開(kāi)發(fā)軟件——C++builder;然后簡(jiǎn)單介紹了USB通信協(xié)議的原理以及本論文的USB驅(qū)動(dòng)的核心函數(shù)以及具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程,最后具體介紹了本解調(diào)系統(tǒng)三種工作模式下的通信協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)方式。(3)設(shè)計(jì)了解調(diào)算法。介紹了幾種不同的擬合方法及其原理。用Matlab分別利用高斯擬合、多項(xiàng)式擬合、三次樣條擬合等不同的擬合方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)用高斯擬合算法來(lái)進(jìn)行擬合,效果最好,精度最高。最后利用基于非線(xiàn)性最小二乘優(yōu)化算法(LM算法)的高斯擬合算法實(shí)現(xiàn)了光纖光柵的解調(diào),解調(diào)分辨率達(dá)到了1.72pm。綜上所述,本文實(shí)現(xiàn)了基于MEMS掃描激光器的光纖光柵解調(diào)儀的軟件設(shè)計(jì),該解調(diào)儀低成本、解調(diào)速度快、精度和穩(wěn)定性高。
【關(guān)鍵詞】：光纖光柵傳感器 解調(diào)儀 激光掃描 擬合算法
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP311.52;TP212;TN253
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-20
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 光纖光柵發(fā)展概況14-18
• 1.2.1 光纖光柵的分類(lèi)15-17
• 1.2.2 光纖光柵的應(yīng)用17-18
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及意義18-20
• 1.3.1 本文主要的研究?jī)?nèi)容和其結(jié)構(gòu)安排18-19
• 1.3.2 意義19-20
• 2 光纖光柵傳感原理及解調(diào)技術(shù)20-31
• 2.1 光纖光柵傳感原理20-24
• 2.1.1 光纖光柵應(yīng)變傳感原理21-22
• 2.1.2 光纖光柵溫度傳感原理22-23
• 2.1.3 光纖光柵溫度和應(yīng)變交叉敏感問(wèn)題23-24
• 2.2 光纖光柵的信號(hào)解調(diào)技術(shù)24-29
• 2.2.1 光譜儀解調(diào)法24-25
• 2.2.2 邊緣濾波器法25-26
• 2.2.3 可調(diào)諧濾波器法26-27
• 2.2.4 非平衡MZ干涉解調(diào)法27-28
• 2.2.5 匹配光柵解調(diào)法28-29
• 2.3 基于MEMS掃描激光器簡(jiǎn)介29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)31-35
• 3.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)31-32
• 3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.1 軟件開(kāi)發(fā)工具32
• 3.2.2 軟件實(shí)現(xiàn)功能32-34
• 3.3 本章總結(jié)34-35
• 4 系統(tǒng)通信協(xié)議35-48
• 4.1 USB通信協(xié)議35-38
• 4.1.1 USB系統(tǒng)的基本架構(gòu)35-36
• 4.1.2 USB總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)36-37
• 4.1.3 包37-38
• 4.2 USB驅(qū)動(dòng)38-42
• 4.2.1 libusb介紹38-39
• 4.2.2 libusb核心函數(shù)39-40
• 4.2.3 實(shí)例40-42
• 4.3 工作模式42-47
• 4.3.1 數(shù)據(jù)包格式42
• 4.3.2 解調(diào)儀42-45
• 4.3.3 光譜儀45-46
• 4.3.4 激光器46-47
• 4.4 本章總結(jié)47-48
• 5 高斯擬合算法48-62
• 5.0 解調(diào)原理48-49
• 5.1 擬合算法49-52
• 5.1.1 最小二乘法原理49
• 5.1.2 線(xiàn)性擬合49-50
• 5.1.3 多項(xiàng)式曲線(xiàn)擬合50-51
• 5.1.4 高斯擬合51-52
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析52-58
• 5.3 高斯擬合算法的實(shí)現(xiàn)58-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 6 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 主要工作和結(jié)論62
• 6.2 改進(jìn)與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 作者簡(jiǎn)歷68

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